论文部分内容阅读
随着城市化进程的加快和地下水资源的过度利用,地面沉降和地裂缝灾害日益严重,威胁到当地人民的生命财产安全,制约了城市的可持续发展。地面沉降和地裂缝变形监测在整个防治工作中有着极其重要的地位,因此探索一种对地面沉降和地裂缝发生及发育过程有效的监测技术是摆在工程地质工作者面前的一项必不可少的重要课题。本文采用了国际上近十几年来在光纤通讯领域中发展起来的光纤传感技术成果,从地面沉降和地裂缝发育机理出发,结合地面沉降和地裂缝的变形特点,在室内外试验的基础上,比较系统地开展了基于BOTDR/A和FBG的地面沉降和地裂缝分布式光纤传感监测技术研究。研究成果在苏州市盛泽地面沉降、江阴市四房巷地裂缝实际监测中得到了验证,为地面沉降和地裂缝的监测与防治提供了一种新的有效监测手段。论文取得了如下成果。(1)论述了地面沉降和地裂缝监测技术的现状和不足,介绍了BOTDR、 BOTDA、FBG光纤传感技术的感测原理、解调仪的主要技术性能指标和技术优势,确定了它们的使用范围。(2)论文针对地面沉降和地裂缝变形特点,包括感测光纤(光缆)的选择和封装、光纤(光缆)埋设,感测光缆与土变形耦合,感测光缆大变形监测,感测光缆温度补偿,数据传输等方面,验证了DFOS技术应用于地面沉降与地裂缝分布式监测的技术可行性。(3)研发了三种适用于地面沉降与地裂缝监测的定点分布式感测光缆、基于FBG技术静力水准仪和金属基索状分布式感测光缆,给出了其测量原理、技术特点和适用范围,并提出了三种传感器的技术要点。(4)开展了地面沉降和地裂缝分布式光纤监测模拟试验,采用气囊法模拟了地面沉降和地裂缝的发生和发展过程,分析了分布式光纤的定位性能,掌握了分布式光纤监测的施工工艺,为地面沉降和地裂缝的分布式监测提供了技术依据。(5)通过苏州盛泽地面沉降分布式光纤监测现场试验,验证了本论文研发的感测光缆和FBG位移计等监测技术应用于地面沉降变形监测的可行性。(6)通过江阴市四房巷地裂缝分布式光纤监测现场试验,验证了水平向直埋式监测方法精确定位地裂缝的有效性。